Structure et gène:

II. LE SYSTEME DE LA PROTEINE C

La PC fonctionne grâce a la présence d'une protéine membranaire : la thrombomoduline(TM) et d'une autre protéine plasmatique: la Protéine S(PS).

Ces trois molécules sont regroupées sous le nom de "SYSTEME DE LA PC", doué d'une activité à la fois anticoagulante et profibrinolytique. Leur structure chimique est actuellement bien établie, ainsi que les méthodes de dosages qui permettent d^’établir le diagnostic précis d'un déficit quantitatif ou qualitatif.

1. Structure et gène:

1/1 La protéine C

Structure : (figure 7 et 7 bis)

Décrite pour la première fois en 1976 par Stenflo [3], la PC est une glycoprotéine plasmatique synthétisée par l'hépatocyte.

Sa masse moléculaire est de 62000 Da. Il s'agit en fait d'une pro-enzyme, sous forme d'un polypeptide composé d'une chaine unique [4] qui va subir une glycolisation et une carboxylation (10 à 15% circulent sous cette forme).

La glycoprotéine est alors secrétée dans leplasma sous forme mature, constituée de 417 acides amines, répartis en deux chaines polypeptidiques : une chaine légère (21000 Da) et une chaine lourde (41000 Da) unies par un pont disulfure.

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La chaine légère porte dans sa région N-terminale (1-35) 11 résidus gammacarboxyglutamiques (Gla), caractéristique des protéines vitamine K dépendantes et un résidu d'acide bétahydroxyaspartique, également identifie dans la structure des facteurs IX, X, les protéines S et Z, tous vitamine-K dépendants [5]. La fonction exacte de ce résidu n'est cependant pas clairement établie. II existe le même résidu dans le facteur de croissance épidermique [6]. La région 1-44 de la PC présente une grande analogie structurale avec les régions correspondantes des autres protéines vitamine-K dépendantes. Après le résidu 44, l'analogie persiste entre PC, facteur IX et X.

La chaine lourde porte le site actif de la molécule, démasqué par la Thrombine.

Cette structure de la PC humaine a été élucidée par microchimie des protéines [1] et caractérisation du gène [7], et la rend très proche de celle des facteurs VII, IX, X, et dans une moindre mesure, du facteur II.

Régio n des Gla

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Figure 7: structure de la protéine C d’après Stenflo

Stenflo J. A new vitamin k- dependant protein. JBiolchem, 1976, 251 355-363

: Résidus hydrates de carbone Y : Résidus glutamiques

figure 7 bis: schéma de la molécule de la protéine C[2]

GLA : acide gamma carboxy-glutamique. EGF : epidermal growt factor

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Gène de la PC :

Le gène de la PC, situé sur le chromosome 2, s’étend sur 11.6 kb et comprend neuf exons [8]. Chacune des régions codantes correspond à un domaine fonctionnel, sauf l’exon I qui n’est pas traduit. Deux polymorphisme de la région promotrice du gène qui influencent sur le taux de PC ont été identifiés (-1654 C>T, -1641 A>G). Le génotype CC/GG, associé aux taux de PC les plus bas, est facteur de risque de thrombose [9].

1/2 La Protéine S

Structure : (figure 8 et 8 bis)

C'est une glycoprotéine de 84000 Da de poids moléculaire, vitamine-K dépendante, isolée en 1979, composée d'une seule chaine polypeptidique de 634 acides amines, portant 10 résidus Gla dans sa portion N-terminale [1].

Son homologie de structure avec les autres protéines vitamine-k dépendantes est grande [10].

Il s'agit d'un cofacteur synthétisé dans l'hépatocyte, mais aussi dans la cellule endothéliale.

Elle est présente dans le plasma sous forme libre (40%) et liée (60%) à la protéine porteuse du C4b (C4BP), ou C4 binding protein, appartenant au système du complément.

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Figure 8 : Structure de la protéine S (d'après Dahl back).

Schéma d’après M. Samama dans : Physiologie et exploration de l’hémostase.

Figure 8 bis : schéma de la molécule de la protéine S[2]

BST : Boucle sensible à la thrombineSHBG : Sex hormone-binding globuline

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Les fonctions de la C4BP ne sont pas altérées par cette association, alors que la PS complexée n'est plus active aussi longtemps comme cofacteur de la PC activée [11]. Par contre, ce ratio entre la PS libre et associée avec la C4BP n'est pas constant, car la concentration de la C4BP augmente en cas d'inflammation, de pathologie infectieuse.

La PS existe également sous forme libre dans les plaquettes.

Elle est capable de fixer les ions calcium et se lie aux phospholipides charges négativement en présence de calcium avec une affinité supérieure à celle des autres protéines vitamine-K dépendantes.

La PS est indispensable pour que la PC puisse exercer son action anticoagulante. Elle agit alors comme un cofacteur, et non pas comme le zymogène d'une serine protéase.

Gène de la PS :

Le gène codant la protéine S a été localisé sur le chromosome3. Il existe deux gènes présentant 98% d’homologie : un gène actif alpha comportant 15 exons s’étendant sur plus de 80 kb et un pseudogène béta non codant, très proche du gène alpha [12].

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1/3 La Thrombomoduline Structure : (figure 9)

C'est une glycoprotéine membranaire de 74000 Da de poids moléculaire [13], isolée à partir de poumons de lapin [14], présente à la surface des cellules endothéliales des artères, des veines, des capillaires, des lymphatiques et également sur les syncytiotrophoblastes du placenta. Elle est peu soluble. Sa structure est mal connue. On la trouve dans la majorité des organes à l'exception du cerveau [15]. La TM contient un site porteur pour la thrombine, contenu dans les six premiers domaines de la molécule [16].

Elle présente une analogie structurale avec le LDL récepteur.

Gène de la TM :

Le gène de la TM est un gène sans intron situé sur le chromosome 20, sa région codante comporte 1.7 kb, l’implication des régions codantes et du promoteur du gène de la TM dans la survenue des thromboses veineuses et artérielles a été étudiée par plusieurs groupes, plusieurs variations de séquence ont été mises en évidence. Aucune de ces mutations n’est facteur de risque établi de thrombose [17].

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Figure 9: Structure de la Thrombomoduline

D'après: Structure and function of thrombomodulin, natural anticoagulant. Blood, 1990, 75,329-338.

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25 2. Activation de la Protéine C :

C'est une étape essentielle, puisque seule la PC activée possède une action anticoagulante et profibrinolytique.

Le site actif de la PC est démasqué par scission, sur la chaine lourde, d'une seule liaison peptidique (au niveau Arginine 12-Leucine 13) par la thrombine, la trypsine ou le venin de vipère Russell. La thrombine est le seul activateur physiologique de la PC.

Mais la vitesse d'activation de la PC par la thrombine est faible [18], si bien que très peu de PC activée se forme lors de la coagulation in vitro [19]. In vivo, la réaction est beaucoup plus rapide, grâce à l'existence d'un récepteur de haute affinité pour la thrombine appelé la thrombomoduline et que l'on trouve à la surface de l'endothélium vasculaire.

En présence de la TM, la thrombine va démasquer le site actif de la PC par protéolyse limitée. L'activation catalysée par le complexe thrombine-TM est 20.000 fois plus actif que la thrombine seule [20]. (Figure 10).

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Figure 10: Activation de la PC à la surface de l'endothélium vasculaire

d'après Guillin et Bezeaud

La Thrombine circulante forme avec la TM un complexe qui augmente l'activité protéolytique de la thrombine vis-à-vis de la PC. Le complexe détache sur la chaine lourde de la PC un peptide, ceci d'autant mieux que la PC est fixée par l'intermédiaire de ponts calciques sur une structure endothéliale non identifiée (phospholipide).

Ce complexe est équimolaire, réversible et nécessite la présence d'ions calcium pour activer la PC. Le calcium intervient de deux façons différentes:

D’une part, il se fixe sur un site indépendant des Gla [21] permettant une activation optimale de la PC par le complexe

Thrombine-TM en solution.

D'autre part, il peut se fixer également sur le domaine porteur des Gla ce qui est indispensable pour que l’activation soit optimale à la surface de la cellule endothéliale.

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Ceci tend à prouver qu'il existerait, sur la surface endothéliale, un composant autre que la TM, participant à l'activation de la PC.

II s'agirait probablement de phospholipides, qui seraient capables de fixer la région vitamine-k dépendante de la PC par 1'intermédiaire de ponts calciques, favorisant la rencontre de la thrombine (l'enzyme) et du substrat (la PC), à la surface de la membrane endothéliale. Cette association modifie certaines propriétés de la thrombine qui devient alors incapable de coaguler le fibrinogène [14] et d'activer les plaquettes ou le facteur V alors qu'elle continue à être efficacement inhibée par l'antithrombine III, assurant ainsi un contrôle de l'activation de la PC [22].

Le facteur Va est également un cofacteur d'activation de la thrombine, mais bien moins efficace que la TM. Ces deux facteurs pourraient intervenir simultanément à la surface endothéliale [23]. II est moins efficace que la TM en milieu soluble [24].